[发明专利]一种纳米化学复合镀方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料应用领域，涉及一种纳米复合镀的方法，尤其涉及一种金属或合金基表面纳米化学复合镀的方法。

背景技术

化学复合镀是在化学镀溶液中加入硬粒子(即不溶性微粒)，使之与化学镀合金共沉积，获得各种具有不同物理化学性质镀层的一种工艺。化学复合镀起步较晚，直到1966年才在实验室制得Ni-P-Al₂O₃化学复合镀层。最先获得实际应用的化学复合镀层是Ni-P-SiC复合镀层。二十世纪七十年代初，化学复合镀技术在欧美开始发展并逐步得到推广和应用。

与化学镀相比较，化学复合镀可以在复杂形状的工件上得到厚度均匀的复合镀层。镀槽中工件放置及转动设计得当，充分保证镀层在镀件表面的均匀分布。化学复合镀层与金属镀层相比具有许多优良的性能，因此在航空、航天、汽车等工业中得到广泛的应用。

纳米材料科学的发展给表面复合镀层技术带来了新的契机。把纳米级的不溶微粒引入复合镀层已成为化学复合镀发展的趋势，也将大大促进对纳米材料的进一步研究。研究表明：纳米复合镀层能够显著改善材料的组织结构，赋予材料新的性能。例如纳米SiC、Si₃N₄、AL₂O₃、金刚石复合的高硬度和耐磨镀层；纳米石墨、聚四氟乙烯(PTFE)、MoS₂、(CF)n复合的自润滑镀层；纳米ZrO₂复合的高温抗氧化、耐磨镀层；纳米TiO₂复合的催化功能镀层以及抗菌镀层等。在纳米粒子复合镀层的研究中，由于纳米粒子具有很高的表面活性，极易团聚，因此如何获得纳米粒子分散均匀的镀层是研究中必须关注的问题，而这与纳米粒子在镀液中分散的均匀性密切相关。

纳米粒子复合镀层的研究中，由于复合镀层包括固体微粒与被还原金属的共同沉积，兼具两者的优点，因此复合镀层具有比单一材料更好的耐磨、耐腐蚀及耐高温性能而越来越受到人们的重视。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属或合金基表面纳米化学复合镀的方法。

本发明纳米化学复合镀方法，是在金属或合金基体表面实施常规化学镀的同时，在基础镀液中加入在施镀条件下可产生纳米微粒的物质，调节基础镀液的pH值在4.5-7.5，并升温至70-90℃，在搅拌下施镀60-180min，使产生的纳米微粒与被还原的金属离子共同沉积在基体表面；然后将金属或合金基镀件在空气中晾干后，于300-500℃下保温30-60min。

所述金属或合金基体为铁、铜或其合金。

所述基础镀液为与金属或合金基体相适应的常规Ni-P、Co-B或Ni-B-Co。

所述施镀条件下可产生纳米微粒的物质为硅溶胶-水溶液、硅酸乙酯-乙醇溶液、钛酸四丁酯-乙醇溶液、正丙醇锆-乙酰丙酮-正丙醇溶液、三氧化二铝溶胶-水溶液中的至少一种；其浓度为0.05-1.25mol/L；当其被加入到施镀液时，可水解产生的纳米微粒的质量浓度为0.5-3g/L；滴加速度为0.8-4mL/min·L。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明获得的纳米化学复合镀层在耐腐蚀性、硬度、致密度、耐磨性均优于常规化学复合镀层。

2、本发明在实施常规化学镀的同时，加入硅溶胶-水溶液、硅酸乙酯-乙醇溶液、钛酸四丁酯-乙醇溶液、正丙醇锆-乙酰丙酮-正丙醇溶液、三氧化二铝溶胶-水溶液等物质，在施镀条件下水解获得具有活性的无机氧化物纳米微粒，使得被沉积的金属离子和无机氧化物纳米微粒均匀施镀于基体表面。

附图说明

图1为在铁基镀件上施镀化学镀层Ni-P和施镀纳米复合镀层Ni-P-纳米SiO₂的扫描电镜对比图

a-铁基镀件上施镀化学镀层Ni-P；b-铁基体上施镀纳米复合镀层Ni-P-纳米SiO₂

图2为45#中碳钢基体上施镀化学镀层Ni-P和施镀纳米复合镀层Ni-P-纳米SiO₂在10％盐酸溶液中浸泡7小时后的扫描电镜对比图。

a-45#中碳钢基体上施镀化学镀层Ni-P；b-45#中碳钢基体上施镀纳米复合镀层Ni-P-纳米SiO₂

具体实施方式

实施例一：在铁基体上施镀纳米复合镀层Ni-P-纳米SiO₂

1、工艺流程：

将铁基镀件除油→清洗→酸洗除锈→清洗→弱酸活化→清洗→施镀→清洗→晾干→保温。